لیزر Nd YAG را بشناسیم

Nd: YAG (گارنت آلومینیومی ایتریم با دوز نئودیمیوم ؛ Nd: Y3Al5O12 ) کریستالی است که به عنوان واسطه برای لیزرهای حالت جامد استفاده می شود. نئودیمیم سه برابر یونیزه ،( Nd (III ، به طور معمول جایگزین بخش کوچکی (1٪) از یونهای ایتریم در ساختار کریستال میزبان گارنت آلومینیومی ایتریم (YAG) می شود ، زیرا دو یون اندازه مشابه دارند. این یون نئودیمیم است که فعالیت لیزینگ در بلور را فراهم می کند.
عملکرد لیزر Nd: YAG اولین بار توسط J.E. Geusic و همکارانش در آزمایشگاه بل در سال 1964 مشاهده شد.
لیزرهای Nd: YAG بصورت نوری با استفاده از flashtube  یا دیودهای لیزری پمپ می شوند و یکی از رایج ترین انواع لیزر هستند و برای کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند.
لیزرهای Nd: YAG معمولاً از نور با طول موج 1064 نانومتر درمحدوده نور مادون قرمز ساطع می شوند. با این وجود ، انتقال هایی در نزدیکی 946 ، 1120 ، 1320 و 1440 نانومتر نیز وجود دارد.
لیزرهای Nd: YAG در دو حالت پالسی و مداوم کار می کنند. لیزرهای پالس Nd: YAG به طور معمول در حالت به اصطلاح Q سوئیچینگ عمل می کنند: یک سوئیچ نوری در حفره لیزر قرار داده شده است که منتظر حداکثر وارونگی جمعیت در یون های نئودیمیم قبل از باز شدن است. سپس موج نوری می تواند از درون حفره عبور کند و محیط لیزر تحریک شده را در وارونگی حداکثر جمعیت کاهش دهد. در این حالت ، توان خروجی 250 مگاوات و مدت زمان پالس 10 تا 25 نانو ثانیه به دست آمده است. پالس های با شدت بالا ممکن است به طور مؤثر با فرکانس دو برابر شوند تا نور لیزر را در 532 نانومتر یا هارمونیک بالاتر در 355 ، 266 و213 نانومتر تولید کنند.
 Nd: YAG بیشتر در بازه ای بین 730-760 نانومتر و 790-820 نانومتر جذب می شود. در چگالی جریان کم فلش لامپ کریپتون نسبت به لامپ های زنون رایج تر که در حدود 900 نانومتر نور تولید می کنند و برای پمپاژ لیزر Nd: YAG کارآمد تر است.
مقدار تخدیر نئودیمیوم در مواد با توجه به میزان مصرف آن متفاوت است. برای خروجی موج مداوم ،تخدیر نسبت به لیزرهای پالس به طور قابل توجهی پایین است.

کاربرد در پزشکی

لیزرهای Nd: YAG در چشم پزشکی برای درمانهای بعد از عمل آب مروارید و نیز از لیزرهای Nd: YAG با دو برابر فرکانس (طول موج 532 نانومتر) برای درمان در بیماران مبتلا به رتینوپاتی دیابتی استفاده می شود.
در انكولوژی ، از لیزرهای Nd: YAG برای از بین بردن سرطانهای پوستی استفاده می شود. از آنها برای كاهش ندول های خوش خیم تیروئید و از بین بردن ضایعات بدخیم كبد نیز استفاده می شود.
برای درمان هایپرپلازی خوش خیم پروستات (BPH)- نوعی برداشتن ترانس اورتال پروستات- ، لیزر Nd: YAG می تواند برای جراحی لیزر پروستات استفاده شود .
این لیزرها همچنین در زمینه لوازم و داروهای آرایشی و بهداشتی برای لیزر موهای زائد و درمان نقایص جزئی عروقی مانند رگهای عنکبوتی روی صورت و پاها کاربرد زیادی دارند. لیزرهای Nd: YAG همچنین  اخیراً برای از بین بردن سلولیت پوست سر که یک بیماری نادر پوست است استفاده گردیده.
با استفاده از هیستروسکوپی از لیزر Nd: YAG برای از بین بردن سپتوم رحمی در داخل رحم استفاده شده است
از لیزر Nd: YAG برای درمان انیکومایکوزیس استفاده می شود ، که یک عفونت قارچی ناخن پا است. میزان تاثیر لیزر در  درمان این عفونت ها هنوز مشخص نیست و تحقیقات برای ایجاد اثربخشی در حال انجام است.

کاربرد در صنعت

لیزرهای Nd: YAG برای تولید حکاکی یا مارکینگ انواع فلزات و پلاستیکها یا فرآیندهای تقویت سطح فلز مانند لایه برداری با لیزر در تولید مورد استفاده قرار می گیرند. در خطوط  خودروسازی (برش و جوشکاری فولاد) میزان قدرت به طور معمول 1-5 کیلو وات است. در گودبرداری آلیاژی (برای قطعات توربین گازی) به طور معمول از لیزرهای پالس Nd: YAG استفاده می کنند (پالس های میلی ثانیه ای ، نه Q-switched). از لیزرهای Nd: YAG برای حکاکی زیر سطحی در مواد شفاف مانند شیشه یا شیشه های اکریلیک نیز استفاده شده است. از لیزرهای حداکثر 2 کیلو وات برای ذوب  فلزات در ساخت لایه های افزودنی استفاده می شود. در کاربردهای هوافضا می توان از آنها برای حفر سوراخهای خنک کننده برای افزایش جریان هوا / بازده گرمای هوا استفاده کرد.
محققان موسسه ملی علوم طبیعی ژاپن در حال ایجاد اشتعال های لیزری هستند که از تراشه های YAG برای احتراق سوخت در موتور استفاده می کنند ، به جای یک  جرقه، این لیزرها از 800 پالس بلند 800 پیکو ثانیه برای احتراق سوخت استفاده می کنند و باعث ایجاد اشتعال سریع تر و یکنواخت می شوند. محققان می گویند که چنین اشتعال هایی می توانند با تولید گازهای گلخانه ای مضر کمتری همراه  باشند.
لیزر Nd: YAG متداول ترین لیزر مورد استفاده دربین طراحان لیزر و ردیف های برد لیزر است.

کاربرد نظامی

در سلاح لیزری  چینی ZM-87 از لیزری از این نوع استفاده می کند ، اگرچه فقط 22 عدد به دلیل ممنوعیت آنها توسط کنوانسیون سلاح های متعارف خاص تولید شده است  گزارش شده كه كره شمالی در سال 2003 از یكی از این سلاح ها علیه هلیكوپترهای آمریكایی استفاده كرده است.
طیف وسیعی از لیزرهای Nd: YAG در تجزیه و تحلیل عناصر موجود در جدول تناوبی استفاده می شود. اگرچه کاربرد آنها به خودی خود نسبت به روشهای معمولی مانند XRF یا ICP نسبتاً جدید است ، اما ثابت شده است که پاسخ زمانی کمتری دارد و گزینه ای ارزانتر برای تست غلظت عناصر است. یک لیزر پرقدرت Nd: YAG متمرکز شده بر روی سطح نمونه متمرکز شده میتواند تولید پلاسما  کند. عبور نور از پلاسما توسط طیف سنجها ضبط می شود و طیف مشخصه هر عنصر را می توان شناسایی کرد و اجازه می دهد غلظت عناصر موجود در نمونه اندازه گیری شود.

مزایای لیزر Nd:YAG

قطر پرتو لیزر YAG بسیار کوچک و 10 برابر کوچکتر از لیزر CO2. این دستگاه قادر به تولید کیفیت بسیار عالی برش است. برش فلزات با  لیزر YAG بسیار پرسرعت است و همان کیفیت برش وایرکات EDM را داراست اما 100 برابر سریعتر.
در ضخامت برش یکسان ، قیمت لیزر YAG حدود 1/3 ارزانتر از لیزر CO2 و 1/4 لیزرفایبر  و 2/5 دستگاه پانچ CNC است.
لیزرYAG  پس از 50 سال توسعه که از سال 1964  کشف شد و به یک صنعتی پایدار ، کم هزینه و آسان برای استفاده تبدیل شد  به خوبی با تمام فن آوری CNC ترکیب شد.

انتشار و کپی برداری این مقاله با ذکر آدرس این سایت بلامانع می باشد
www.behcut.ir